Gearhead 101: Forståelse af bremsesystemet

{h1}

Velkommen tilbage til Gearhoved 101 - en serie om det grundlæggende i, hvordan biler fungerer for automotive neophytes derude.


Hvis du har fulgt Gearhead 101, ved du det hvordan en bilmotor fungerer, hvordan motoren overfører den kraft, den genererer via drivsystemet, og hvordan en Håndbog eller automatgear fungerer som en slags strømtavle mellem motoren og drivlinjen.

I dag skal vi diskutere det bilsystem, du bruger hundreder af gange om dagen, hvis fiasko sandsynligvis vil dræbe eller alvorligt skade dig.


Jeg taler om dine bremser.

Drejning af bevægelse til varme

Bilbremsernes fysik er ret enkel. For at bremse og stoppe din bil omdanner dit bremsesystem kinetisk energi (bevægelsen af ​​dine hjul) til varmeenergi ved hjælp af friktion, der påføres af dine bremser til hjulene. Når al kinetisk energi på hjulene er konverteret til varmeenergi ved hjælp af bremserne, stopper din bil.


Ret simpelt.



Men der er to forskellige måder at flå denne bevægelse-til-varme-energi-kat på og et par andre dele, der gør det muligt for dem begge at arbejde.


Dele af en bils bremsesystem

Illustration viser bilens pausesystem.

Bremse. Du kender bremsepedalen. Det er håndtaget, du trykker på med din fod for at bremse og stoppe bilen. Bremsepedalen på de fleste moderne biler forbinder til en. . .


Bremseforstærker. I dag har de fleste køretøjer det, der kaldes 'motorbremser.' Effektbremser øger den kraft, der produceres, når du trykker på pedalen, som påføres resten af ​​bremsesystemet. Det betyder, at du ikke behøver at trykke bremsepedalen ned for meget for at få din bil til at sænke eller stoppe. Bremseforstærkeren er det, der gør motorbremser, motorbremser.

Der er to typer bremseforstærkere: vakuumassisterede boostere og hydraulisk assisterede boostere. Vakuumassisterede boostere skaber et vakuum ved hjælp af et luftindtag fra motoren. Dette vakuum forstærker den kraft, der skabes, når du trykker på pedalen, som påføres stemplerne i hovedcylinderen (mere om det lidt). Hydraulisk assisterede boostere bruger hydraulisk tryk fra din bils servostyring for at øge kraften til hovedcylinderen.


Så du træder på bremsepedalen. Kraften skabt af denne handling forstærkes af bremseforstærkeren. Bremseforstærkeren overfører denne kraft til motoren. . .

Bilmotor i illustration.


Hovedcylinder. Hvis du har kigget under motorhjelmen på din bil, har du sandsynligvis set hovedcylinderen, men du vidste ikke, at den blev kaldt det. Hovedcylinderen holder din bils bremsevæske. Bremsevæske løber gennem bremseledninger til hvert hjul på din bil. Når du træder på bremsepedalen, forstærkes energi af bremseforstærkeren, som igen bevæger et stempel inde i hovedcylinderen, som igen tvinger bremsevæske ud af hovedcylinderen og ind i bremseledningerne, der går til hvert hjul. Væsken aktiverer derefter bremserne på dine hjul.

Hovedcylinderen sikrer, at der sendes lige hydraulisk effekt til alle fire bremser. Hvis den ene bremse skulle få mere kraft end den anden, ville det resultere i ujævne bremsetryk, hvilket ville medføre en usikker afmatning eller stop. Forestil dig, hvad der ville ske med din bil, hvis dine højre hjul blev langsommere hurtigere end dine venstre hjul. Du ville fiskehale eller muligvis vende bilen.

De fleste moderne mastercylindre er opdelt i to reservoirer, hver fyldt med bremsevæske. Dette kaldes en dobbeltbremsesystem. Det fungerer som en fejlsikkerhed, hvis der er en lækage eller en væskeblok på enten for- eller bagbremserne.

På baghjulsdrevne biler har et reservoir i hovedcylinderen linjer, der fører til forhjulene; det andet reservoir har linjer, der går til baghjulene. Hvis der sker en lækage i linjerne, der fører til forhjulene, har du stadig væske fra reservoiret til baghjulene.

Forhjulsdrevne biler bruger et diagonalt opdelt hydraulisk system. Det skyldes, at forhjulsdrevne biler gør 90% af bremserne. Hvis begge forbremserne skulle gå ud på en forhjulstrækbil, ville du have svært ved at bremse og stoppe. For at sikre, at der mindst er en forbremse, der stopper bilen i tilfælde af lækage eller blokering, er det forreste højre hjul og det bageste venstre hjul bundet sammen, og det forreste venstre hjul er bundet sammen med det bageste højre hjul.

Selvfølgelig, hvis begge reservoirer og bremserør, der fører ud af dem, lækker eller blokeres, ingen af ​​bremserne fungerer. Det er det, der kaldes en katastrofal bremsesvigt.

Bremselinjer. Bremseledninger er stålrør, der forlader hovedcylinderen og går til hver af de fire bremser på din bils hjul. Bremseledningerne overfører bremsevæsken til enten en tromlebremse eller en skivebremse. Trykket fra væsken aktiverer bremserne.

Internt billede af bremsetromle.

Tromlebremser. Der er to typer bremseanordninger, der bruges på biler: tromlebremser og skivebremser. Trommebremser har været på biler siden 1900, og de bruges stadig i dag. Tromlebremser er fastgjort til hjulet. Tromlens inderside indeholder to varmebestandige puder kaldet bremsesko. Når du trykker på bremsepedalen, går bremsevæske ind i tromlebremserne hjulcylinder. Væsken aktiverer derefter to små stempler inde i hjulcylinderen, som skubber bremseskoerne ud og klemmer dem mod bremsetromlen. Puderne sænker tromlen, og tromlen (som er fastgjort til hjulet) sænker hjulet ned.

Fordelene ved tromlebremser er flere: de er billige at fremstille og reparere, de kræver mindre hydraulisk tryk for at aktivere, og de kan vare længere end skivebremser.

Som nævnt ovenfor bruges tromlebremser stadig på biler i dag. Hvis en bil har tromlebremser, finder du dem typisk på køretøjets baghjul.

Illustration af en disk går i stykker.

Skivebremser. En af ulemperne ved tromlebremser er, at de er selvstændige. Varmen, der er skabt af friktion i bremseklodser, forbliver inde i tromlebremserne. Under intense forhold og hyppig bremsning kan tromlebremser blive rigtig varme. Hvis bremserne bliver for varme, kan de ikke længere producere den friktion, der er nødvendig for at bremse bilen.

For at løse dette problem udviklede ingeniører skivebremsen.

Skivebremser fungerer på en ret enkel måde. Du træder på bremsepedalen, og bremsevæske sendes til et stempel på skivebremsen. Stemplet får kaliberne til at presse skiven eller rotoren. Puderne inde i tykkelsen skaber friktion, som bremser din bil.

I stedet for at presse ud mod en tromle for at bremse bilen, klemmer kaliberne på skivebremser bremseklodser i mod en metalskive fastgjort til hjulet. Klemme ind med kaliber gør et par ting for at forbedre bremsningen. For det første giver det dig mulighed for at skabe mere pres, hvilket hjælper med at øge friktionen. For det andet er skivebremsens design åben. Bremserne er ikke inde i en tromle. Dette gør det muligt for luften at afkøle dem meget hurtigere, hvilket også øger friktionen. Endelig giver designet mulighed for øget overfladeareal på bremseklodsen, hvilket igen hjælper med at øge friktionen.

Skivebremser blev først brugt på racerbiler i 1951. I 1955 begyndte de at blive vist på masseproducerede biler. I 1980'erne brugte de fleste biler skivebremser, i det mindste på forhjulene.

Når du bremser, gør dine forhjul det meste af arbejdet med at stoppe bilen, fordi alt momentum går mod forhjulene. Fordi forhjulene bremser mest, sætter producenterne skivebremser på forhjulene, fordi de gør et bedre arbejde med at bremse end tromlebremser.

Samler det hele

Så lad os sætte alle dele af bremsesystemet sammen.

Du træder på bremsepedalen. Det aktiverer bremseforstærkeren, som forstærker kraften fra bremsepedalen. Denne kraft overføres til hovedcylinderen. Et stempel i hovedcylinderen skubber bremsevæske ud gennem bremseledninger til hvert hjul.

Hvis et hjul har en tromlebremse, aktiverer bremsevæsken et stempel i hjulcylinderen, som aktiverer et andet stempel, som skubber bremseklodserne ud mod bremsetromlen. Bilen går langsommere eller stopper. Når du slipper bremsepedalen, flyder bremsevæsken tilbage i hovedcylinderen, og bremserne frigøres.

Hvis hjulet har en skivebremse, aktiverer bremsevæsken et stempel, der får kalibre, der har bremseklodser, til at klemme mod en skive eller rotor, der er fastgjort til hjulet, hvilket bremser bilen. Når du slipper bremsepedalen, strømmer bremsevæsken tilbage i hovedcylinderen, hvilket får bremsekaliberne på skivebremsen til at åbne op igen.

Det er i en nøddeskal, hvordan din bils bremser fungerer.

Hvad med blokeringsfri bremser?

Illustration af et låsebrydende system.

Men vent . . . der er mere. Din bil har sandsynligvis blokeringsfri bremser (ABS). Før ABS, når du smækkede på bremserne, stoppede dine hjul helt. De låste inde. Dette fik dine dæk til at glide. Et skridende dæk giver dig ringe eller ingen kontrol med at styre bilen. Så hvis du kørte en bil tilbage i 1950 og pludselig skulle smække på bremserne for at undgå at ramme et barn, der løb ud i midten af ​​gaden, ville du stadig glide fremad, og du ville ikke have mulighed for at styre bilen venstre eller højre. Hvis du ville undgå at glide, når du brugte bremserne på gamle biler, skulle du gentagne gange pumpe bremsen (for gentagne gange at frigøre og låse hjulene), hvilket er lettere sagt end gjort.

For at undgå udslip af dæk bruger ABS en computer og sensorer nær hvert hjul til at overvåge hjulets hastighed. Når du lægger stærkt tryk på bremsepedalen, kontrollerer ABS-systemet uafhængigt af hvert hjul. Hvis det ene hjul går langsommere end de andre hjul, betyder det, at det hjul sandsynligvis er låst. Så ABS-systemet vil reducere det hydrauliske tryk, der sendes til bremsen, hvilket gør det muligt at dreje igen, forhindrer en glidning og giver dig mulighed for at opretholde styringskontrol.

Du ved, at din ABS fungerer, for når du smækker bremsepedalen, kan du føle bremsen pulserende. Vær ikke bange. Bliv ved med at lægge pres på. Du ønsker ikke at pumpe bremserne på biler med ABS, ellers fungerer de ikke korrekt.

Når du får en ny bil, er det altid en god ide at få en fornemmelse for dets ABS-system, så du ikke bliver lidt flippet første gang du føler, at den engagerer sig. Du kan gøre dette ved at køre på en tom parkeringsplads, når det regner eller sner (hvilket vil fremkalde lidt glidning) og smække på bremserne.